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对于陆地上空气溶胶反演，最常用的是暗像元法。暗像元法在全球范围内得到了广泛的研究和应用。但该方法只能用于低反射率地区，对于高反射率地区（例如城市区、干旱、半干旱地区等）并不适用。另外，陆地区域地表类型复杂，生态种类多样，可利用气溶胶进行长期观察的地面站点较少，卫星遥感气溶胶已经成为获取陆地区域气溶胶分布的重要手段，因此有必要研究突破地表反射率限制的复杂地表上空气溶胶遥感反演算法。如何快速准确地获得大范围气溶胶区域分布，提高气溶胶光学厚度的反演精度长期以来都是国际上研究的难点和热点。 本文探索研究基于可见光波段地表反射率比值时空规律改进利用可见光波段反演陆地气溶胶光学厚度的方法。本论文基于郭强、唐家奎等[34]提出的利用MODIS可见光波段反演陆地气溶胶光学厚度的反演方法开展研究，可见光波段地表反射率比值是该算法的核心参数，如何有效估算待反演像元可见光波段地表反射率比值将影响算法反演精度。围绕该问题的解决，本文开展如下3个方面研究工作，研究成果如下: 1)本文研究提出改进的基于可见光波段地表反射率比值统计关系AOD反演算法。通过对中国陆地选取的5个典型区域的反演实例，并与MODIS气溶胶光学厚度产品MOD04进行了对比验证，结果表明，该算法反演结果空间变化趋势与MOD04一致，并且该算法比MODIS官方算法具有更好的地表类型适应性，反演算法在空间上具有更广泛的适用性。通过与原算法以及AERONET地基观测站点的对比分析，结果表明，该改进算法的反演精度较原算法有明显提高，与AERONET站点观测AOD值有较好的相关性，相关系数高达0.92。 2)本文研究提出了基于高分一号卫星可见光波段AOD反演算法。该算法利用MODIS地表反射率产品，模拟生成研究区域全年GF-1的可见光地表反射率产品，进一步统计分析获得该区域可见光波段地表反射率比值数据库，再应用6S辐射传输模型求解高分卫星红、蓝波段气溶胶反演方程获得AOD。通过北京地区上空气溶胶光学厚度的遥感反演实例，并与国际气溶胶AERONET北京站和香河站点观测数据对比发现，该算法反演结果总体与AERONET站点的观测结果较为一致，相关系数(R)高达0.9536。该反演算法理论上可以应用于GF卫星系列其他卫星CCD数据如GF-4号，具有较好应用潜力。 3)本文研究提出基于生态功能区划的全国气溶胶光学厚度反演方法。论文给出了基于生态功能区划的全国AOD反演地理分区方法，将中国划分为4个生态大区进行研究:然后对各生态分区开展地表反射率比值的统计规律研究，建立4个生态大区2013年MODIS可见光红蓝波段地表反射率比值数据库。进一步给出了8天合成全国AOD产品的方法，通过2013年4月1日-8日及2013年7月1日-8日两个时段的反演实例，将得到8天合成的全国AOD产品。分别与MODIS10km分辨率官方产品合成的全国AOD以及国际AERONET站观测数据对比分析验证，结果表明本文提出的基于生态功能区划的全国气溶胶光学厚度反演方法生成全国AOD产品无论从空间区域适用用上，还是算法反演精度上均优于MODIS官方气溶胶产品，有望成为反演全国范围内气溶胶AOD产品的有效手段。